复合材料创造全新价值(2)

复合材料创造全新价值中国复合材料工业协会2011年7月•青海一、全球新材料发展趋势二、复合材料发展及创新三、相关产业发展对复合材料的要求四、复合材料创造全新价值一、全球新材料发展趋势材料是当前世界新技术革命的三大支柱（材料、信息、能源）之一，与信息技术、生物技术一起构成了21世纪世界最重要和最具发展潜力的三大领域之一。新材料在发展高新技术、改造和提升传统产业、增强综合国力和国防实力方面起着重要的作用，而且在自然科学和工程技术领域中发展也越来越快，地位日趋重要。世界各国都十分重视新材料技术的发展，美国、欧洲、日本等发达国家和地区都把发展新材料作为科技发展战略的重要组成部分，在制定国家科技与产业发展计划时，将新材料技术列为21世纪优先发展的关键技术之一，予以重点发展，以保持其经济和科技的领先地位。中国的新材料科技及产业的发展，在政府的大力关心和支持下，也取得了重大的进展和成绩，为国民经济和社会发展提供了强有力的支撑。高性能复合材料可以根据要求进行设计，能够使材料扬避短，当前的研究重点有：纤维增强塑料、碳／碳复合材料、陶瓷基复合材料和金属基复合材料。高分子功能材料是近年来发展最快的新型材料，每年的递增速度达到14％。二、复合材料发展及创新复合材料工业的发展速度远远高于世界经济的增长速度，2009年全球复合材料/复合材料的产量约900万吨，其中北美、欧洲和亚洲是三个最大生产和应用地区，全球树脂基复合材料的年平均增长率在5%，其中亚太地区的增长率可达7%（中国约为16.2%、印度约为15%、欧洲和北美地区为4%）。目前全球复合材料从业人员约55万人，总产值约600亿欧元。全球复合材料行业的重心正在从欧美发达国家转向亚洲，亚洲复合材料产量高速增长是行业发展最明显的趋势之一，产量到2015年有望翻番，达800万吨以上。预计亚洲在全球复合材料市场所占比重将从本世纪初的25%提升至2013年的51%。我国2010年产量达329万吨，已先后超过德国、日本而居世界第二位，并接近居世界首位的美国水平。全球树脂基复合材料主要消费领域和消费量我国复合材料市场分布建筑,29.8交通,15.7电子电器,20.8工业应用,22.4能源环保,7.2其他,4.2主要应用---汽车1．车身部件，包括车身壳体、硬顶、天窗、车门、散热器护栅板、大灯反光板、前后保险杠等以及车内饰件。这是复合材料在汽车中应用的主要方向，主要适应车身流线型设计和外观高品质要求的需要，目前开发应用潜力依然巨大。2．结构件：包括前端支架、保险杠骨架、座椅骨架、地板等，其目的在于提高制件的设计自由度、多功能性，主要使用高强SMC、GMT、LFT等工艺。3．功能件：其主要特点是要求耐高温、耐油腐蚀，以发动机及发动机周边部件为主。如：发动机气门罩盖、进气歧管、油底壳、空滤器盖、齿轮室盖、导风罩、进气管护板、风扇叶片、风扇导风圈、加热器盖板、水箱部件、出水口外壳、水泵涡轮、发动机隔音板等。主要工艺为：SMC/BMC、RTM、GMT及玻璃纤维增强尼龙注射工艺等。发动机周边部件发动机周边部件Page18前端支架——雪铁龙C3PP30%玻纤~2500g结构件4．其他相关部件：如CNG气瓶、客车与房车部件、摩托车部件、商品检测车顶柜等。复合材料在国内各种车型上的典型应用序号车型应用部件1轿车保险杠、车顶、车门、前脸大框、扰流板、发动机罩盖等外饰件以及车灯反射罩、电瓶托盘等部件2大型豪华车前后围、前后保险杠、翼子板、轮护板、裙板、后视镜、仪表板、仓门板等部件3中小型客车前后保险杠、硬顶、前大灯反射罩、面罩、电动门总成、三角窗总成、后行李厢门总成、后围总成、后扰流板、内顶棚、微型客翼子板等部件4重型汽车散热器面罩、副保险杠、左右踏板、上导流罩、左右侧护板，高顶和半高顶驾驶室顶盖，左右前后翼子板等部件LFT复合材料是当今热塑性复合材料市场中发展最快的新材料之一，在过去十年中以30%的年增长率上升。业内人士预计LFT复合材料还有5～10年的高速发展时期，特别是在汽车零部件制造领域的设计与应用将继续以两位数字的年增长率快速增长。主要应用—轨道交通车厢内饰卫生间电缆支架主要应用—电气产品绝缘板开关柜开关座高压绝缘子输变电支架主要应用—建筑外墙材料屋面瓦卫浴产品建筑模板可设计性成型复杂外型，提高降噪效果；相比金属冲压件，复合材料可针对应力集中处，设计变厚度、非均匀壁厚产品。铝制和SMC卡车油底壳的噪音衰减对比钢板和SMC材料的减振特性对比声学特性成本特性SMC零部件一次压制成型及部件集成的特点决定SMC的装备和模具投资很小，相同零部件通常比金属冲压工艺投资节省50％以上。成本对比：价格/单位重量00.511.52铝SMCPA66PA46成本优势集成特性LFT前端可集成：锁桥车灯定位支架冷却系统垂直支撑进气系统纵梁连接结构底盘和行人保护固定结构前端模块LFT-D30PP原材料—乙烯基酯树脂低收缩型乙烯基酯树脂：常温固化收缩率只有0.015%。增稠用乙烯基酯树脂：适用于SMC/BMC生产。耐高温型乙烯基树脂：热变形温度可达150℃以上,可在2-3min内承受300℃的温度冲击,其复合材料制品在200℃下，一年后弯曲强度保留率仍达63%以上。原材料--玻璃纤维结构优化，产能扩张，集中度提升、竞争力增强：2010年产量：270万吨。全球玻纤巨头：巨石、重庆、泰山原材料—碳纤维截止2010年6年，我国已建、在建和拟建碳纤维项目产能超过1万吨，虽然真正能成功投产并实现稳定生产的项目不太多，但我国碳纤维产业发展的契机已到。国产CCF-1（T300）级的碳纤维产业化取得重大进展，CCF-3（T700）级的碳纤维技术攻关已基本完成。机械装备生产自动化程度及技术装备水平提升国内复合材料通用工艺装备水平不断提升，陆续建成一批具有国际水平的生产线。不仅满足国内需要，还出口欧美等国，到2010年复合材料机械化成型比重已达69.8%。缠绕拉挤SMC机组压机连续板材喷射GMT/LFTLFT-D真空灌注600650150800500580303350模压工艺技术开发成功低温低压和快速成型成型技术，降低能耗达33%～40%。成功开发高阻燃低发烟模塑料。在SMC机组上用短切毡生产的片材，经层压厚度达100mm，成功用于电气绝缘领域。2010年行业统计SMC/BMC产量37万吨，同比增长12%。三、相关产业发展对复合材料的要求汽车工业减少能源消耗和降低对环境的污染已成为汽车工业实现可持续发展需要解决的关键问题。采用高性能轻质材料实现汽车轻量化，是节省能源的一条重要途径，如选用铝、镁、钛等合金、高强度钢、工程塑料和复合材料等，用以制造汽车车身、底盘、发动机等零部件，可以有效的减轻汽车自重，提高发动机效率。据估计，汽车重量每减轻10％，就会节省6％～8％的燃料。轨道交通国家加大对铁路的投入，车辆内饰复合材料需求量增加。无砟轨道充填式复合材料垫板在高速铁路上得到成功应用。地铁用第三轨保护罩（拉挤与接触成型）及其支座(SMC模压）、电缆支架(SMC模压)、逃生平台（拉挤酚醛玻璃钢型材）等得到广泛应用。预计2015年交通运输领域复合材料用量将达到120万吨轨道交通（高速列车机车车头、复合材料转向架、复合材料齿轮变速箱、复合材料货车车厢门、内饰、卫生间、座椅）汽车用复合材料（复合材料发动机部件、轿车级SMC复合材料外观部件、复合材料板簧、新能源汽车蓄电池壳体用复合材料、）电气与通讯1、电器罩壳：包括电器开关盒、SMC电器配线盒、仪表盘罩等。2、电器原件与电部件：如SMC绝缘子、绝缘工具、电机端盖等。3、输线电包括复合电缆支架、电缆沟支架等。户外灯具四、复合材料创造全新价值产品全生命周期的碳排放量产品在生产、运输、使用及回收该产品时所产生的平均温室气体排放量。而动态的碳排放量，则是指每单位货品累积排放的温室气体量，同一产品的各个批次之间会有不同的动态碳排放量。比如一家超市货架上的某只箱子来自某一特定的装瓶厂，而其旁边的另一只箱子则来自数百公里以外的工厂，并且这两只箱子是通过不通过的物流公司运输的，那么它们的碳排放量就具有很大的不同。低碳，是指较低的温室气体（二氧化碳为主）排放。节水、节电、节油、节气，是我们倡导的低碳生活方式。生活中，我们一方面要鼓励采取低碳的生活方式，减少碳排放；另一方面是通过一定碳抵消措施，来达到平衡。种树就是“碳中和”的一种方式，需种植的树木数（棵）等于二氧化碳排放量（千克）除以18.3。出行时，如果开小轿车，二氧化碳排放量（千克）等于油耗数乘以2.7。家用天然气中，二氧化碳排放量（千克）等于天然气使用度数乘以0.19。家用自来水中，二氧化碳排放量（千克）等于自来水使用度数乘以0.91。节约1度电=减排0.997千克“二氧化碳”；节约1千克标准煤=减排2.493千克“二氧化碳”。由于我国制造业起步较晚，科技含量不高，高能耗导致成本增加。各国拟实行的碳税政策，在引发贸易争论的同时，也给我国制造业敲响了警钟。未来美国将会在WTO框架体系下寻求征收碳关税的合理性支持。据2005年的统计，我国每百万美元GDP能耗比美国、德国、日本等高出3－6倍；2006年，我国GDP占全球5.5%，但消耗标准煤占全球15%以上。目前机电、建材、化工、钢铁等高碳产业占据了中国出口市场一半以上的比重。作为“高耗能产品”品类之一，2008年中国对美国出口机电产品1528.6亿美元，约占中国对美国出口总额的61.%。如果开征碳关税，短期内必然会对上述行业造成严重负面影响。对策结构调整、节能降耗、新材料应用计算范围1–直接排放：在实体控制范围之内的排放，来源于静止燃烧、移动燃烧、化学或生产过程，或逸出源范围2–间接排放：实体控制之下的耗电量所产生的排放，但发电不是：电力、蒸汽、加热及制冷方面的购买行为。范围3–其他间接排放：涉及使用生产的产品、员工通勤、差旅等等所产生的排放。行业限度•出口限制•国内控制制造水平•技术及装备•管理及控制设计手册•总体设计•材料选择重点关注1、参与标准设计起草。2、研究SMC/BMC、LFT的原料、加工制造及使用环节中的碳排放量，提供基础数据。3、为相关行业提供设计支持，扩大应用领域。4、技术及工艺创新。谢谢！